Question

【题目】某科研小组利用硫铁矿(主要成分是FeS2，含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质)制备重要的化工原料纳米Fe2O3的工艺流程如图所示。

回答下列问题：

（1）煅烧前硫铁矿粉碎的目的是__，硫铁矿煅烧得到的气体需回收，该气体在工业上的主要用途是__。

（2）用稀硫酸浸取硫铁矿烧渣的主要反应的离子方程式为__，浸取后过滤得到的滤渣的化学式为__。

（3）加入FeS2的主要目的是还原滤液中的Fe3＋，反应的化学方程式为：FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4，反应中每消耗1molFeS2，转移的电子数目为__，检验Fe3＋是否完全被还原，应选择__(填标号)。

A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液

（4）加FeCO3调溶液pH到5.8左右，其目的为__。

（5）加入NH4HCO3生成FeCO3的离子方程式为__，若煅烧得到160g纳米Fe2O3，则消耗的气体和生成的气体的物质的量之比为__。

Answer 1

【答案】增大接触面积，加快反应速率，使硫铁矿煅烧更加充分 工业制硫酸 Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O SiO2 14NA或8.428×1024 C 除去滤液中的Al3+ 2HCO3－＋Fe2＋=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O 1：4

【解析】

硫铁矿煅烧，发生FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，加硫酸，Al2O3、Fe2O3与硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，根据流程目的是制备纳米Fe2O3，需要除去Al3＋，因为Fe(OH)3的溶度积小于Al(OH)3的溶度积，因此先将Fe3＋转化成Fe2＋，加入FeS2的目的是将Fe3＋转化成Fe2＋，加入FeCO3调节pH，使Al3＋以Al(OH)3形式除去，加入NH4HCO3，Fe2＋与HCO3－反应生成FeCO3，煅烧FeCO3得到Fe2O3，逐步进行分析；

(1)煅烧前粉碎硫铁矿，增加硫铁矿与空气的接触面积，加快反应速率，使硫铁矿煅烧更加充分；FeS2与O2发生4FeS2＋11O2=2Fe2O3＋8SO2，利用SO2制备硫酸；

(2)硫铁矿煅烧后的烧渣为Fe2O3、Al2O3、SiO2，SiO2为酸性氧化物不与硫酸反应，Fe2O3与硫酸反应生成Fe2(SO4)3，Al2O3与硫酸反应生成Al2(SO4)3，烧渣中Fe2O3为主要物质，因此加入硫酸发生的主要反应是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；浸取后的滤渣为SiO2；

(3)根据反应方程式，FeS2中S由－1价转化成＋6价，Fe2(SO4)3中Fe的化合价由＋3价转化成＋2价，因此消耗1molFeS2，转移电子物质的量为1mol×2×[6－(－1)]=14mol，即转移电子物质的量为14NA或8.428×1024；检验Fe3＋是否完全被还原，则需要检验是否含有Fe3＋，即用KSCN溶液检验，如果溶液不变红，则说明Fe3＋完全反应，反之未完全反应，答案悬C；

(4）根据上述分析，加入FeCO3的目的是调节pH，使Al3＋以Al(OH)3形式沉淀出来；

(5)加入NH4HCO3溶液得到FeCO3，即反应的离子方程式为2HCO3－＋Fe2＋=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；煅烧FeCO3得到Fe2O3反应方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2，消耗O2和生成CO2的物质的量之比为1：4。